[건축 구조] 가볍지만 견고한 구조, 텐세그리티를 직접 만들다!

 

안녕하세요 여러분! 지난 포스트를 통해 텐세그리티의 구조(클릭)가 무엇인지, 또 어떤 특징들이 있는지에 대해 소개해 드렸습니다. 하지만 글로만 봐서는 잘 이해가 안 가시죠? 그래서 이번에는 간단한 텐세그리티 구조를 직접 만들어보고 얼마나 튼튼한지 실험해 보도록 하겠습니다! XD

텐세그리티 구조 모형 만들기

텐세그리티 모형 만들기 STEP #1 – 재료 준비하기

재료: 낚싯줄, 노끈, 고무줄, 자, 압정, 나무막대, 칼

텐세그리티 구조 모형을 본격적으로 만들기 전에 재료가 필요하겠죠? 구조를 만들어 줄 나무막대와 끈들, 그리고 자와 칼 등이 오늘의 준비물입니다. 낚싯줄, 고무줄, 노끈은 끈의 종류에 따른 하중 실험을 하기 위함인데요. 다른 끈을 실험하고 싶으시면 준비하셔도 됩니다! :D

텐세그리티 모형 만들기 STEP #2 – 나무 막대와 끈 연결하기

두 가지의 주재료를 연결하기 위해, 접합부에 대한 고민이 필요합니다. 나무막대의 끝부분에 끈을 연결해야 하니까요! 압정 또는 매듭으로 연결할 수 있는데, 저는 먼저 매듭을 묶을 수 있게 나무막대의 끝부분에 홈을 만들었습니다!

자, 이제 텐세그리티 구조를 만들어볼까요? 위와 같은 방법으로 막대를 끈으로 연결해주면 되는데요. 최소 3개에서 얼마든지 더 많은 막대를 연결 할 수 있답니다! :D 

저는 네 개의 막대를 사용할 건데요. 막대를 기울여놓고, 위처럼 끈으로 연결해주세요! 같은 색의 선은 같은 길이로 연결하면 됩니다. 끈으로 연결 후 1번은 1번끼리, 2번은 2번끼리 또 같은 길이의 끈으로 연결해주세요.

그리고 마지막으로 붉은 색의 끈과 같은 길이로 3번위치끼리 연결해 주면 완성입니다. 저는 길이조절과 묶는 방법 때문에 많이 애를 먹어서 생각보다 오래 걸렸지만, 같은 길이의 끈을 미리 준비하면 쉽게 만들 수 있답니다!

텐세그리티 구조 하중실험

 

이렇게 텐세그리티 구조체가 탄생했습니다. 막대끼리 전혀 닿는 부분이 없는 텐세그리티 구조! 텐세그리티 구조는 인장과 압축의 힘이 평형을 이루기 때문에, 서 있을 수 있답니다. 

만들어보기만 하고 끝난다면 아쉽겠죠! 그럼 이제 끈의 재료를 조금씩 바꿔보면서 하중을 얼마나 견디는지 실험해 보도록 하겠습니다.

(1) 나무 막대와 고무줄로 만든 텐세그리티

첫번째 주인공은 고무줄로 만든 텐세그리티 구조입니다. 책을 한 권씩 올려보면서 무게가 증가했을 때 어떻게 버티는지 함께 살펴볼까요?

 

아이고! 구조체가 빈대떡처럼 눌려버렸습니다! 튼튼한 텐세그리티 구조체가 왜 이렇게 쉽게 무너졌을까요? 이유는 재료에 있습니다. 고무줄을 사용했기 때문에 고무줄이 늘어나 버린 것이죠! 

고무줄처럼 늘어나는 재료를 사용한다면 인장력을 견디지 못하고 쭉 늘어나 버린답니다! 그래서 텐세그리티 구조가 제 역할을 못하게 되는 것이죠.

(2) 나무막대와 노끈으로 만든 텐세그리티 

그렇다면 이번에는 늘어나지 않는 노끈을 사용해 보겠습니다! 노끈은 고정이 쉽지 않아 재료끼리 만나는 '지점'의 연결을 압정으로 대신했는데요. 나무막대 더하기 노끈! 고무줄에 비해 얼마나 버틸까요?

과연 끈의 늘어남 없이 하중을 잘 버텨줍니다! 고무줄로 만든 텐서그리티 구조는 같은 양을 올렸을 때, 주저앉아 버렸죠! 하지만 노끈으로 만든 텐서그리티 구조는 변형 없이 형태를 유지합니다.

그럼 어디 한번 계속 책을 쌓아 볼까요? 생각보다 많은 양의 책이 쌓여도 버텨내는 것을 확인할 수 있었습니다! 하지만 구조체가 살짝 눌려서 끈들이 헐렁해 지는가 싶더니..

 

이렇게 붕괴되어 버렸습니다. 그래도 많이 버틴 노끈이었습니다! 

많이 버티긴 했지만 노끈 텐세그리티 구조가 무너진 이유는 무엇일까요? 그 이유는 재료가 아닌 '지점'에 있습니다. 이번 구조는 압정으로 재료와 재료가 만나는 부분을 고정시켰기 때문에, 압정이 책의 무게를 이기지 못하고 기둥에서 뽑히고 만 것입니다!

(3) 나무막대와 낚싯줄로 만든 텐세그리티

마지막으로, 튼튼하고 질긴 끈의 대표주자, 낚싯줄로 텐세그리티 구조를 만들어 보았습니다! 

이번에는 압정 지점이 무게를 잘 버티지 못했기 때문에 압정 대신 처음의 매듭 방식으로 '지점'을 연결했습니다. 우측의 사진을 보니, 낚싯줄이 투명해서 기둥들이 스스로 서 있는 것처럼 보이는군요!

 

이번 구조체는 웬만한 무게에는 끄떡 없었기 때문에 조금 더 무게가 나가는 책들을 올려보았습니다. 역시 늘어남 없이 튼튼하게 책을 지지해 줍니다! 구조체 자신의 크기보다 훨씬 큰 부피와 무게를 지탱하는 것을 보실 수 있습니다.

 

한 권, 한 권 쌓다 보니, 엄청난 양이 올라갔네요! 이제는 중심을 맞춰서 올리기도 힘들 정도의 책이 쌓여 있습니다. 자세히 보시면 텐세그리티 구조가 점점 고무줄로 만든 구조처럼 눌리는 것을 볼 수 있습니다.

구조가 변형되어간다고 생각한 찰나, 구조체가 무너지고 말았습니다. 탕! 하는 소리와 함께 튕겨져서 날아갔는데요. 낚싯줄이 끊어진 건가 하고 살펴보니, 이번에도 역시 '지점'이 원인이었습니다. 매듭이 당겨지는 힘 때문에 풀려서 재료끼리 분리가 된 것 이였습니다.

텐세그리티 구조 하중 실험 총 정리

세 가지의 실험을 보기 쉽게 정리해 보았습니다. 첫 번째, 고무줄로 만든 구조는 고무줄이 인장의 힘을 견디지 못했는데요. 반면 두 번째 구조인 노끈으로 만든 구조는 하중을 꽤 잘 견뎠지만, 재료와 재료 사이를 연결해주는 '지점'의 압정이 힘을 견디지 못했습니다. 

마지막으로, 낚싯줄도 노끈과 마찬가지로 지점의 매듭이 하중을 견디지는 못했지만 세 구조물 중에서 가장 큰 하중은 견뎌냈습니다! B-)

실험결과를 살펴보니, 재료끼리 어떻게 접합시킬 것인지에 대한 고민을 더 해본다면, 더 튼튼한 텐세그리티 구조를 만들 수 있을 것 같습니다! 그래도 재료에 비해 텐세그리티 구조가 그 자체로 많은 양의 무게를 버틸 수 있는 것을 직접 눈으로 확인해 볼 수 있었습니다. :-D

이렇게 텐세그리티 구조 모형을 만들어보고 끈의 재료를 달리하며 하중 실험을 해보았는데요. 생소한 구조를 직접 몸으로 느껴보니 정말 신기했습니다. 우리나라에 아직 텐세그리티 구조를 이용한 건축물이 없어 아쉽기도 한데요. 여러분도 여러 건축 구조의 관심을 갖고 더 보면 더 좋을 것 같습니다! 

 

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